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Harmonic Drive® Wellgetriebe

Harmonic Drive Wellgetriebe

Harmonic Drive Wellgetriebe

Stetige Innovationen, Verbesserungen und Anpassungen machen Harmonic Drive® Wellgetriebe seit ihrer Erfindung für diverse Branchen interessant. Heute stellen sie die erste Wahl für Anwendungen dar, die hohe Positionier- und Wiederholgenauigkeit erfordern. Ob im Gehäuse, als Antrieb mit Motor und Encoder oder im Rahmen kundenspezifischer Konfigurationen samt spezieller Materialien oder Gestaltungselemente – die Adaptionsfähigkeit von Wellgetrieben ermöglicht ihren vielfältigen Einsatz. Ein Aspekt ist über die Jahrzehnte hinweg jedoch konstant geblieben: das Funktionsprinzip des Harmonic Drive® Wellgetriebes. 

Harmonic Drive® Wellgetriebe - Aufbau und Funktionsweise 

Das Harmonic Drive® Wellgetriebe basiert grundlegend auf drei Komponenten. Dies ist zum einen der sogenannte Wave Generator, eine elliptische Stahlscheibe im Herzen des Getriebes, welche über eine zentrische Nabe als auch ein dünnes, elliptisch verformbares Spezialkugellager verfügt. Des Weiteren ist der Wave Generator mit der Motorwelle verbunden. Zum anderen besteht das Wellgetriebe aus dem Flexspline, einer verformbaren zylindrischen Stahlbüchse mit radial um die Außenseite angeordneter Verzahnung, und dem Circular Spline. Als starrer und zylindrischer Außenring umgibt Letzterer sowohl Wave Generator als auch Flexspline und ist mit einer Innenverzahnung ausgestattet. Signifikant ist hierbei die Anzahl der Zähne – die Außenverzahnung des Flexsplines besitzt weniger Zähne als die Innenverzahnung des Circular Splines. Oftmals beläuft sich besagte Differenz auf zwei Zähne. Typischerweise wird der Wave Generator als Eingangsglied und der Flexspline als Abtriebselement des Mechanismus verwendet.

Der ellipsenförmige Wave Generator initiiert als angetriebenes Element den Prozess des Harmonic Drive® Wellgetriebes und verformt einleitend den Flexspline. Dieser befindet sich in den gegenüberliegenden Bereichen der großen Ellipsenachse mit dem innenverzahnten Circular Spline im Eingriff. Durch die Rotation des Wave Generators verlagern sich die große Ellipsenachse und somit ebenfalls der Zahneingriffsbereich. Der Schlüssel für Design und Funktionsweise des Harmonic Drive® Wellgetriebes ist, dass der Flexspline weniger Zähne als der Circular Spline trägt. Bei einer Differenz von zwei Zähnen entsteht nach einer halben Umdrehung des Wave Generators eine Relativbewegung zwischen Flexspline und Circular Spline um einen Zahn. Nach einer vollen Rotation beträgt der Unterschied bereits zwei Zähne.

Eigenschaften und Vorteile des Harmonic Drive® Wellgetriebes 

Wesentliche Merkmale und Vorteile des Wellgetriebes gegenüber anderen, konventionelleren Getriebetypen beruhen maßgeblich auf dem Zusammenspiel seiner einfachen Konstruktion und dem einmaligen Prinzip der elastischen Deformation von Stahlzahnrädern. Harmonic Drive® Getriebe weisen über ihre gesamte Lebensdauer hinweg absolute Spielfreiheit auf und behalten über den gesamten Drehmomentbereich eine hohe Torsionssteifigkeit bei. Kleine Abmessungen und geringes Gewicht sorgen im Vergleich mit herkömmlichen Getriebetypen für den Einsatz in kompakteren und leichteren Anwendungen beziehungsweise Systemen. Aufgrund hoher Untersetzungsverhältnisse bei lediglich drei Basiskomponenten und koaxialer Ausrichtung besagter Bestandteile können Wellgetriebe problemlos in bestehende Anwendungen integriert werden.

Möglich werden besagte Eigenschaften mitunter durch die Integration einer zentralen Hohlwelle. Diese bietet Wellen, Kabeln und anderen Medien oder Bauteilen Raum und ist Bestandteil einer nutzerfreundlichen Bauweise. Hohe Untersetzungen in einer Stufe, hohe Wirkungsgrade sowie sehr gute Werte im Bereich von Positionier- und Wiederholgenauigkeit sprechen für Harmonic Drive® Wellgetriebe.

Wellgetriebe in der Praxis: Anwendungsbereiche

Als Walton Musser das Harmonic Drive® Prinzip im Jahre 1955 konzipierte, sollte es vorwiegend der Raumfahrt dienen und wurde vor allem durch die NASA gefördert. Wellgetriebe der Harmonic Drive SE besuchten Mond und Mars, haben unser Sonnensystem verlassen und werden in ferner Zukunft womöglich auf bisher unentdeckte Planeten stoßen. Noch heute kommen Wellgetriebe im All zum Einsatz. Sie konnten ihr Anwendungsspektrum jedoch deutlich erweitern und stellen neben Motor, Regler, Messinstrumenten und Bremse eine äußerst wichtige Komponente in komplexen Antriebssystemen dar.

Zu den Anwendungsbereichen zählt unter anderem die Robotik, in welcher Harmonic Drive® Wellgetriebe vornehmlich als Achsantrieb für unterschiedlichste Roboter fungieren. Auch als Antrieb in der Flugsimulation, im Rahmen der Ausrichtung von Parabolantennen, innerhalb der Automobilindustrie und in Werkzeugmaschinen kommen Harmonic Drive® Wellgetriebe zum Einsatz. 

Vorteile der Harmonic Drive® Wellgetriebe 

  • Spielfreiheit über die gesamte Lebensdauer
  • Hervorragende Positionier- und Wiederholgenauigkeit
  • Kleine Abmessungen und geringes Gewicht
  • Hohe Drehmomentkapazität
  • Hohe Untersetzungen in einer Stufe
  • Hohe Wirkungsgrade
  • Hohe Torsionssteifigkeit
  • zentrale Hohlwelle
  • Hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer

Hochpräzise, langlebige und innovative Antriebstechnik vom Technologieführer Harmonic Drive® - auch nach individuellen Kundenspezifikationen.